JP2004161203A

JP2004161203A - 浮体構造物の動揺低減装置

Info

Publication number: JP2004161203A
Application number: JP2002331833A
Authority: JP
Inventors: Shunji Kato; 俊司加藤
Original assignee: National Maritime Research Institute
Current assignee: National Maritime Research Institute
Priority date: 2002-11-15
Filing date: 2002-11-15
Publication date: 2004-06-10

Abstract

【課題】浮体構造物自体に設けた簡単な構造の部材によって、効率良く消波できて浮体構造物の上下変動を低減すると共に、波漂流力を減少させることができる浮体構造物の動揺低減装置を提供する。
【解決手段】浮体構造物１の波上側側板部に、浮体構造物１の波浪による上下変動及び波漂流力を低減するスリット３ａ付きカーテンウォール２を付設する浮体構造物の動揺低減装置。
【選択図】図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、水上に浮かぶ超大型の浮体（メガフロート）、浮桟橋、作業船等の浮体構造物に関し、特に波浪による浮体構造物の動揺するのを低減する浮体構造物の動揺低減装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
これまで、外洋で生じた波浪を打ち消すのに、湾の出入り口に消波装置、例えば外方に平板を打ち込んでおき、水面からでた平板の端部により波を受け止め、破砕する方式や、海面下に平板を沈めておき、この平板を通過する波の高さを低くする方式などが知られている。そして、このような消波装置により、浮体構造物の波浪による動揺を軽減している。
さらに近年、海洋空間利用の観点から人工浮地盤として、海上空港やプラント搭載、浮駐車場用に超大型の浮体（メガフロート）、浮桟橋、作業船等の浮体構造物の開発が進んでいる。そして、これら浮体構造物の耐波性能を向上させ、立地の自由度や安全性を増す方策が取られている。
【０００３】
その方法として、複数個の減揺浮体を浮体構造物に付設配置し、これが入射波を受けると動揺して、浮体構造物に伝わる入射波を減衰する装置や、固有周期が異なる複数の浮体から構成し、動揺の大きい方の浮体に制御力を加え、小さいほうの浮体に反力を受持たせるようにした浮体構造物等が知られている（例えば、特許文献１参照）。
さらに、メガフロートの波上側に減揺付加構造体を付設することが開示され、没水平板型、タンク開口板型、没水ビーチ型等各種の動揺低減構造が提案されている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００４】
その一つにカーテンウォール型の減揺付加構造体が知られている。図５に、このカーテンウォール型の減揺付加構造体７を設けたメガフロート６を示す。メガフロート６の波上側６ａで、メガフロート６の底面６ｂの全幅に亘ってカーテンウォール型の減揺付加構造体７が付設されている。これは、入射波の一部を効率良く反射させるための構造体を用いた動揺低減手段である。すなわち、入射波エネルギーが浮体内伝播エネルギーに変換されるのを抑制して、浮体の動揺を低減するものである。この付加構造体は、構造が単純で施工しやすい利点があり有望である。
【０００５】
【特許文献１】
特開２００１−３０１６８９公報
【非特許文献１】
尾崎雅彦外４名、「耐波型メガフロートの開発」、三菱重工技報第３７巻５号（２０００年９月）Ｐ．２３２−２３５
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記のカーテンウォール型の付加構造体は、入射波を効率良く反射させることにより浮体内へのエネルギー伝播を抑制する点では優れているが、反射波が大きくなると、浮体構造物の波漂流力が増大するため、係留系へ及ぼす影響が大きくなる。さらに、反射波が増大すると、周辺に停泊する船舶等に影響を及ぼすことになる。
そこで、動揺の低減と共に反射波を抑制し、波漂流力を減少させるのに有効な付加構造体を開発することが必要である。
この発明の目的は、上記のような問題点に鑑み、浮体構造物自体に設けた簡単な構造の部材によって、効率良く消波できて浮体構造物の上下変動を低減すると共に、波漂流力を減少させることができる浮体構造物の動揺低減装置を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは上記課題に鑑み鋭意研究した結果、カーテンウォール型の減揺付加構造体にスリットを設けることが良いとの知見を得た。そこでこれらの知見に基づいてこの発明をなすに至った。
すなわち本発明は、
（１）浮体構造物の波上側側板部に、浮体構造物の波浪による上下変動及び波漂流力を低減する、スリット付きカーテンウォールを付設することを特徴とする浮体構造物の動揺低減装置、
（２）前記スリットは、横スリット及び／又は縦スリットであることを特徴とする（１）に記載の浮体構造物の動揺低減装置、及び、
（３）前記横スリットは、カーテンウォールと浮体構造物の底面との接合部下部又はその近傍に設けることを特徴とする（１）又は（２）に記載の浮体構造物の動揺低減装置、
を提供するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】
この発明の好ましい実施の態様について、図面を参照して詳細に説明する。
尚、各図において同一要素には同一符号を付して重複する説明を省略する。
この発明の浮体構造物には、水上に浮かぶ超大型の浮体（メガフロート）のみならず、浮桟橋、大型作業船、浮倉庫などがある。
図１は、超大型の浮体（メガフロート）等の浮体構造物に減揺付加構造体を付設した構成を示すもので、（ａ）はその一部を省略した波上側からみた正面図であり、（ｂ）は同様にその一部を省略した（ａ）のＡ−Ａ線断面図である。浮体構造物１は、その大きさに特に制限はないが、例えば長さ１５０ｍ〜１５００ｍ、幅７０ｍ〜５００ｍ、型深さ２ｍ〜７ｍの長さに比べ厚さが薄い直方体形状に鋼板により構成され、内部には密閉された多数の浮室（図示しない）が設けられており、その浮室で生ずる浮力により浮体構造物１は水上に浮かんでいる。なお、４は浮体構造物１の喫水線を示し、喫水は、例えば１ｍ〜２ｍであり、矢印５は波の方向を示すものである。
【０００９】
浮体構造物１の波上側側板部１ａで、浮体構造物１の底面１ｂの全幅に亘って減揺付加構造体として、横スリット３ａが設けてある鋼板製のカーテンウォール２が浮体構造物１に付設されている。この横スリット３ａ付きのカーテンウォール２は、浮体構造物１の底面１ｂから下方に垂下し、支持部材（図示せず）と共に浮体構造物１の底面１ｂに接合されている。カーテンウォール２の深さは深いほど波周期の広範囲で有効であるが、設置水域の水深、対象波の振幅・周期、施工性、強度等を考慮して決定され、約５ｍ程度までである。例えば、水深６ｍ、波周期３〜７秒で、深さ約１．３ｍ〜１．７ｍが好ましい。深さが大きいほど長周期の波に対する動揺抑制の効果は大きくなる。
【００１０】
この発明では、カーテンウォールに水平方向の横スリットのみならず、鉛直方向の縦スリットが設けられたものも好ましい。その実施の態様を図２に示すが、図２は、上記図１（ａ）と同様に浮体構造物に減揺付加構造体を付設した構成を示すもので、その一部を省略した波上側からみた正面図である。そのＡ−Ａ線断面図は、上記図１（ｂ）と同じであるので省略する。図２に示すように、カーテンウォール２には、縦方向の縦スリット３ｂが設けられ、そのスリットの間にさらに横スリット３ａが設けられている。
図示されていないが、この発明には、カーテンウォール２に縦スリットのみが設けられたものも含まれ、従来例のスリットのないカーテンウォール型の減揺付加構造体より優れた動揺低減と共に漂流力を減少させる効果を有する。
先にも述べたように、このスリット付きカーテンウォール２は、入射波の一部を水面近くで効率良く反射させるので短周期の波に対する動揺の抑制に特に有効であり、比較的短い周期の波が多い湾内等に設置する場合に特に優れた効果が望める。
【００１１】
この発明のカーテンウォール２にはスリットが設けられているが、このスリットの形状、寸法、個数等は、施工性、カーテンウォールの強度等に基づき、模型実験等により容易に決定することができる。
横スリット３ａは、カーテンウォール２の中間部より上であればどの位置でも良いが、入射波のエネルギーが大きい位置で効率良くエネルギーを吸収する必要があるためカーテンウォール２の波エネルギーの大きい上方部分ほど好ましく、カーテンウォール２の上端部すなわち浮体構造物１の底面１ｂとの接合部下部に設けるのが特に好ましく、その近傍でもよい。
【００１２】
カーテンウォール２にスリットを設けることにより、付加構造体の投影面積が小さくなるので、反射波エネルギーは従来のカーテンウォール型の減揺付加構造体ほど大きくならない。したがって、波漂流力は、従来技術のスリットの無いカーテンウォール型の減揺付加構造体よりも小さくなる。
一方、スリット部分でも入射波エネルギーの一部が消散されるので、従来技術と同程度の動揺低減効果を維持しつつ、波漂流力を減少させることが可能となった。
【００１３】
【実施例】
次に、この発明のスリット付きカーテンウォールを付設した浮体構造物について実験例によりさらに詳細に説明する。比較のため、従来例であるスリットの無いカーテンウォールを付設したもの、及び減揺付加構造体を取り付けないものの実験例を示し、この発明の優れた効果を明瞭にする。
実海域での実験では、水深６ｍで、岸壁が設置されている水域に長さ２００ｍ、幅１００ｍ、型深さ３ｍ、喫水１ｍの実証浮体構造物を用いた。波条件として、１０年確率波（有義波高２．４ｍ、有義周期５．４秒）を考え、この浮体構造物の波上側（長さ方向）に図２に示すように横スリット及び縦スリットを設けた深さ１．７５ｍのカーテンウォールを取り付けた。カーテンウォールの略４等分点の位置（３箇所）に幅２ｍの縦スリットを設け、浮体構造物の底面との接合部に高さ（深さ方向）０．２５ｍ、幅３．５ｍの横スリットを、各縦スリット間に略０．５ｍ間隔で設けた。
【００１４】
実証試験の縮尺１／５０の模型浮体を用いて、各種の波条件を設定して水槽実験を行った。模型は剛性を受け持つアルミニウム板と浮力を確保する発泡体から構成し、模型表面に歪みゲージ、ポテンショメータ、検力計を取り付けて計測を行った。
また、従来技術との比較・検証のため、スリットを設けない同様のアルミニウム板製のカーテンウォールを取り付けた模型及び付加構造体を全く取り付けない模型で同じように実験を行ない、動揺低減率及び漂流力係数を調べた。
なお、動揺低減率及び漂流力係数は次の数式で表されるものである。
【００１５】
【数１】

【００１６】
ここで、上下変位振幅は、波と同じ周期で上下変動する浮体の振幅値である。
定常波漂流力は次のものである。すなわち、浮体が波浪中に置かれると、波によってと、浮体が運動することによって、流体から力を受ける。この力を時間的に平均すると、変動成分と定常成分とに分けられるが、この定常成分が定常波漂流力である。
浮体構造物長さ当りの規則波のエネルギーは、次式で表されるものである。
【００１７】
【数２】

【００１８】
水槽実験から得られた動揺低減率及び漂流力係数の結果をそれぞれ図３及び図４にグラフで示す。図中、「従来技術」とは、浮体に上記のスリットの無いカーテンウォールを付設したものを表す。
図３によれば、この発明のスリット付きカーテンウォールは、スリットの無い従来技術とほぼ同様の動揺低減効果を示していることが明らかになった。また、図４より、この発明のスリット付きカーテンウォールは、従来技術よりも波漂流力が小さくなっており、特に設計条件の波周期５．４秒付近ではその効果が顕著であることがわかった。
【００１９】
【発明の効果】
この発明の動揺低減装置は、従来技術であるカーテンウォール型の減揺付加構造体にスリットを設けるという極めて簡単な構造で、単純な加工により作製することができるものである。そのうえ、スリットの設計も浮体構造物の設置場所の波浪条件に応じて容易にできる。また、浮体構造物への付設は容易で施工しやすい。
そして、スリット付きカーテンウォールを付設することによって、スリットの無いカーテンウォールを設けた従来技術と同様の動揺低減効果を維持しながら、波漂流力を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施態様を示すものであり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【図２】この発明の他の一実施態様を示す正面図である。
【図３】実験例における付加構造体の違いによる動揺低減率の変化を示す図である。
【図４】実験例における付加構造体の違いによる波漂流力の変化を示す図である。
【図５】従来技術の一態様であり、（ａ）はその正面図、（ｂ）はそのＡ−Ａ線断面図である。
【符号の説明】
１浮体構造物
２カーテンウォール
３ａ横スリット
３ｂ縦スリット
４喫水線
５波の方向
６メガフロート
７カーテンウォール型減揺付加構造体

Claims

浮体構造物の波上側側板部に、浮体構造物の波浪による上下変動及び波漂流力を低減する、スリット付きカーテンウォールを付設することを特徴とする浮体構造物の動揺低減装置。
前記スリットは、横スリット及び／又は縦スリットであることを特徴とする請求項１に記載の浮体構造物の動揺低減装置。
前記横スリットは、カーテンウォールと浮体構造物の底面との接合部下部又はその近傍に設けることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の浮体構造物の動揺低減装置。